Die Mathematik von Kartenkacheln interaktiv erklärt

Tele ← 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 → Makro
7 / 75 / 59
↖ ↑ ↗
← N 13.923404°
E 30.937500°		 ← 303.547 km → N 13.923404°
E 33.750000°		 →
↑
305.230 km
↓
↑
305.230 km
↓
N 11.178402°
E 30.937500°		 ← 306.803 km →
93 166.4 km²		 N 11.178402°
E 33.750000°
↙ ↓ ↘

Die Berechnung

  1. Aus der URL werden die Kachel-Parameter übernommen:
    Name Parameter Wert Wertebereich Erklärung zum Wertebereich
    Vergrößerungsstufe tz 7 0… Keine obere Grenze. Es sollte aber Kacheln für die gewählte Stufe geben.
    Kachel-X tx 75 0…2zoom-1
    Kachel-Y ty 59 0…2zoom-1
  2. Aus der Kartenposition x=0.58984375 y=0.46484375 und der Vergrößerungsstufe zoom=7 berechnen wir die Kachelnummer:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Kachel-X (tx) floor (x × 2zoom) floor (0.58984375 × 27)
    floor (0.58984375 × 128)
    floor (75.5)     		tx = 75
    Kachel-Y (ty) floor (y × 2zoom) floor (0.46484375 × 27)
    floor (0.46484375 × 128)
    floor (59.5)     		ty = 59
    Kachel-Pfad (ti) "zoom/tx/tz" 7 / 75 / 59 ti = "7/75/59"
  3. Anzeige der Kachel https://a.tile.openstreetmap.org/7/75/59.png und Kaffeepause.
  4. Wir berechnen aus der Kachelnummer die Koordinaten der linken oberen Kachelecke.
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    X-Position (x) tx ÷ 2tz 75 ÷ 27
    75 ÷ 128     		x = 0.5859375
    Y-Position (y) ty ÷ 2tz 59 ÷ 27
    59 ÷ 128     		y = 0.4609375
    Länge (Λ)
    (Merkator)    		 +(x × 2 - 1) × π +(0.5859375 × 2 - 1) × π
    0.171875 × 3.1415926535     		Λ = 0.53996124
    Breite (Φ)
    (Merkator)    		 -(y × 2 - 1) × π -(0.4609375 × 2 - 1) × π
    0.078125 × 3.1415926535     		Φ = 0.245436926054688
    Länge (λ) Λ (unverändert) 0.53996124} λ = 0.53996124}
    Breite (φ) 2×atan(exp(Φ))-π/2 2×atan(exp(0.245436926054688))-π/2
    2×atan(1.27817966121416)-π/2
    2×0.906902783944186-π/2
    1.81380556788837-1.57079632675     		φ = 0.24300924
    Länge in Grad λ ÷ π × 180° 0.53996124} ÷ 3.1415926535 × 180° lon = 30.937500°
    Breite in Grad φ ÷ π × 180° 0.24300924 ÷ 3.1415926535 × 180° lat = 13.923404°
  5. Die Koordinaten der anderen Ecken werden aus den Kachelnummern der Nachbarkacheln berechnet:
    Ecke tx ty λ φ Länge in Grad Breite in Grad
    Oben links KachelX 75 KachelY 59 0.53996124 0.24300924 30.937500 13.923404
    Oben rechts KachelX + 1 76 KachelY 59 0.58904862 0.24300924 33.750000 13.923404
    Unten links KachelX 75 KachelY + 1 60 0.53996124 0.19509992 30.937500 11.178402
    Unten rechts KachelX + 1 76 KachelY + 1 60 0.58904862 0.19509992 33.750000 11.178402
  6. Die Kantenlängen werden aus den Koordinaten der Eckpunkte sowie dem Erdradius R berechnet:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Linke Seite abs(φOL-φUL) × R abs(0.24300924-0.19509992) × R
    0.04790932 × 6371000     		dl = 305230.27772m
    Rechte Seite abs(φOR-φUR) × R abs(0.24300924-0.19509992) × R
    0.04790932 × 6371000     		dr = 305230.27772m
    Obere Seite abs(λOL-λOR) × cos(φOL) × R abs(0.53996124-0.58904862) × cos(0.24300924) × R
    0.04908738 × 0.970618273695534 × 6371000     		do = 303546.983296315m
    Untere Seite abs(λUL-λUR) × cos(φUL) × R abs(0.53996124-0.58904862) × cos(0.19509992) × R
    0.04908738 × 0.981028303500043 × 6371000     		du = 306802.571233221m
  7. Die Fläche wird aus den Koordinaten von linker oberer und rechter unterer Ecke sowie dem Erdradius R berechnet:
    Name Formel Berechnung Ergebnis
    Fläche abs(λ1-λ2)×abs(sinφ1-sinφ2)×R² abs(λ1-λ2)×abs(sin(0.24300924)-sin(0.19509992))×R²
    abs(λ1-λ2)×abs(0.970618273695534-0.981028303500043)×R²
    abs(0.58904862-0.53996124)×0.0104100298045093×R²
    0.04908738×0.0104100298045093×6371000²
    0.04908738×0.0104100298045093×40589641000000     		ar = 93166403126.0288m²